——無人機的發展目錄contents無人機的歷史發展階段123無人機的發展現狀無人機的未來發展趨勢一、無人機的歷史發展階段

無人機的發展，大致經歷了以下幾個階段：20世紀20~60年代，無人機主要作為靶機使用，是無人機發展的起步階段；60~80年代，無人偵察機及電子戰類無人機在戰場上嶄露頭角，無人機開始進入實用階段；從90年代起，無人機在現代高技術局部戰爭中得到了全面的應用，無人機在民用領域也得到了迅猛發展，無人機正處在一個迅速崛起和蓬勃發展的階段。一、無人機的歷史發展階段（一）起步階段1917年，英國皇家航空研究院研制出世界上第一架無人駕駛飛機。1918年，法國的第一架無線電遙控飛機試飛成功。1921年，英國研制成功世界上第一架可以實用的無人靶機，該靶機可在近2千米的高度以160Km/h的速度飛行。1931年，英國費爾雷公司將一架“女王”有人駕駛雙翼飛機改裝成“費利王后”靶機進行了9分鐘的有控飛行。1933年，英國研制出了有名的“蜂后”（QueenBee）靶機，隨即投入批量生產。1948年，美國研制出久負盛名的“火蜂”靶機。1984年，共有近6500架“火蜂”系列靶機投入使用。美國“火蜂”靶機無人靶機一、無人機的歷史發展階段（二）實用階段1962年，美國中情局要求洛克希德公司開發一種新型無人偵察機D-21，這種無人機可以由母機A-12攜帶投放。1966年，D-21無人偵察機及其母機首次進行了飛行試驗，因子機未能正常脫離母機致使二者一起墜毀，雖然母機駕駛員彈射逃生成功，但發射子機的操作員不幸喪生。后改用體積龐大的B-52H戰略轟炸機作為經改進的D-21B無人機的母機，如右圖。D-21無人偵察機一、無人機的歷史發展階段（二）實用階段美國無人機發展史美國相繼研制成功"火蜂"、"先鋒"、"獵人"、"捕食者"和"全球鷹"等戰術或戰略無人偵察機，以及"捕食者"改進型無人偵察作戰飛機，先后在越南戰爭、海灣戰爭、科索沃戰爭和對阿富汗的軍事行動中。一、無人機的歷史發展階段（二）實用階段布置在海軍艦艇的美國“先鋒”無人機一、無人機的歷史發展階段（三）蓬勃發展階段以色列“獵人”無人機在1999年的科索沃戰爭中，美國及北約盟軍首先使用無人機充當開路先鋒發動進攻，參戰飛機包括“捕食者”、“獵人”、“先鋒”、“紅隼”、“不死鳥”、CL-289和“米拉奇”-26等7種型號共300多架飛機，用于中低空偵察、戰場監視、電子對抗、戰況評估、目標定位、收集氣象資料和營救飛行員等任務。這是歷次戰爭中使用無人機架次最多的一次。一、無人機的歷史發展階段（三）蓬勃發展階段“捕食者”2001年的阿富汗反恐戰爭中，美國為了加強對塔利班和“基地”組織行動的了解，派出了“全球鷹”和“捕食者”無人機進行全天候的偵察，并通過衛星鏈路及時將偵察圖像傳回位于美國本土的指揮中心。為了能使無人機對地面目標直接實施打擊，美國首次在“捕食者”無人機上掛載了2枚“海爾法”導彈。“捕食者”無人機的這一擊，創造了無人機發展史上的一個里程碑，也意味著無人機開始具備了低空探測和直接攻擊地面目標的能力，是軍用無人機技術和功能的一個重要轉折。加掛“海爾法”導彈的“捕食者”

無人機一、無人機的歷史發展階段（三）蓬勃發展階段美國陸軍的“影子200”無人機2003年的伊拉克戰爭中，美軍使用了10種以上的無人機支援作戰行動，其數量是阿富汗戰爭的3倍多，這些無人機主要包括陸軍的“獵犬”、“指針”和“影子200”無人機，海軍陸戰隊的“龍眼”和“先鋒”無人機，空軍的“全球鷹”和“捕食者”無人機，標志著現代戰爭開始進入了無人化作戰的階段。二、無人機的發展現狀在軍事領域，無人作戰飛機和空天無人機的迅速發展，使無人機逐步成為軍事裝備體系中的關鍵力量和維護國家安全的戰略制高點。2011年2月，美國海軍無人作戰飛機X-47B在加利福尼亞的愛德華茲空軍基地成功實現首飛。2013年7月，X-47B成功在“喬治·布什”號航空母艦上實現攔阻著陸，標志著美國海軍已經掌握了無人機在航空母艦上起飛降落的關鍵技術。二、無人機的發展現狀2010年，美國先后試驗試飛了HTV-2“獵鷹”高超聲速無人機和X-37B空天無人機。2012年至2014年，X-37B共計在太空軌道飛行671天，這標志著無人機開始向更高、更遠的太空領域發展。2015年，在美國卡納維爾角空軍基地，美國空軍使用阿特拉斯-V型火箭將X-37B再次送入太空，執行第四次在軌飛行任務。X-37B空天無人機二、無人機的發展現狀自20世紀90年代起，許多國家將無人機發展置于重要地位。目前全球共有57個國家研制和發展無人機，研制和發展的無人機系統近千種，其中已成為無人機產品的近400種。美國占據了無人機發展的制高點，以色列起步較早，在戰術無人機、長航時無人機方面具有特色和優勢，俄羅斯始終沒有放松先進技術的開發應用研究，歐洲和亞洲各國也加快了無人機發展的步伐，無人機系統的發展已在世界范圍內掀起了的一輪新的高潮。二、無人機的發展現狀在民用領域，無人機也越來越多地運用在各行各業中。農用無人機利用搭載的高精度攝像機，實現對農作物生長及周圍土壤水分等環境的實時監測，并據此播種、澆水、施肥、噴灑農藥等。通過無人機的航測航探，發現礦藏和其他資源，并隨時監測當地的地質狀況，指導礦產資源的開發。在日常使用中，無人機可以對公路、鐵路、高壓電線和油氣管路等重要公共設施進行巡邏，并逐步成為促進社會經濟發展的重要增長點。三、無人機的未來發展趨勢高空長航時在未來戰爭中，長航時無人機，特別是高空長航時無人機將成為偵察衛星和有人駕駛戰略偵察飛機的重要補充和增強手段。一些國家已將其作為一個環節列入“軍用衛星、載人飛船、戰略導彈、長航時無人機”這一防衛作戰大系統，實施戰略偵察，成為獲取戰略情報的重要手段之一。1精確打擊、制空作戰21世紀將出現能夠深入戰區縱深，在高度危險戰場環境中執行攻擊任務的無人作戰飛機。這種飛機能執行現有轟炸機、戰斗機、武裝直升機和巡航導彈的任務，成為一種新型的精確打擊武器系統。2三、無人機的未來發展趨勢隱身化隱身戰斗機的技術已日見成熟，隱身技術應用到無人機上也是大勢所趨。美軍最先研制出的“暗星”隱身無人機，就是一種高空長航時戰術無人機。3三、無人機的未來發展趨勢微小型化、智能化由于微小型無人機操作簡便靈活，具有較強的機動性能和低空飛行優勢，隨著全球反恐和特種作戰任務的需要，各國對微小型無人機的發展也十分重視。隨著電子技術和控制技術的發展，將來的無人機應能按預先設定的程序半自主地完成任務，甚至自主地完成任務。4三、無人機的未來發展趨勢組網編隊飛行無人機的脆弱性和載荷能力的局限性，決定了隨著應用的不斷擴展和使用要求的不斷提高，多無人機組網協作執行任務將是一個很好的發展途徑。

5日本無人機編隊在富士山前表演芭蕾三、無人機的未來發展趨勢多領域、多樣化無人機除了在軍事領域的廣泛應用外，近年來在民用領域也呈現了井噴態勢，無人機的種類也根據其應用領域的擴展朝著多樣化的方向發展。不久的將來，會有更多、更完善的無人機在社會的各個領域發揮它獨特的作用。

619——無人機的分類目錄contents按平臺構型分類123按用途分類按大小分類按活動半徑分類456按任務高度分類按飛行性能分類一、按平臺構型分類按飛行平臺構型分類：無人機可分為固定翼無人機、旋翼無人機、無人飛艇、傘翼無人機、撲翼無人機等。一、按平臺構型分類（一）固定翼Fixed-wing無人機平臺：由動力裝置產生前進的推力或拉力，由機體上固定的機翼產生升力，在大氣層內飛行重于空氣的無人航空器。2323一、按平臺構型分類（二）旋翼Rotarywing無人機平臺：旋翼無人機平臺是一種重于空氣的無人航空器，其在空中飛行的升力由一個或多個旋翼與空氣進行相對運動的反作用獲得，與固定翼為相對的關系。一、按平臺構型分類（三）多軸multirotor無人機平臺：多軸飛行器是一種具有三個及以上旋翼軸的特殊的直升機。旋翼的總距固定而不像一般直升機那樣可變。通過改變不同旋翼之間的相對轉速可以改變單軸推進力的大小，從而控制飛行器的運行軌跡。一、按平臺構型分類（四）無人飛艇平臺及系留氣球一、按平臺構型分類（五）各類變模態平臺二、按用途分類無人機按用途分類，可分為：軍用無人機與民用無人機兩大類。二、按用途分類（一）民用無人機：可分為巡查\監視無人機、農用無人機、氣象無人機、勘探無人機以及測繪無人機等。二、按用途分類（二）軍用無人機：可分為偵察無人機、誘餌無人機、電子對抗無人機、無人戰斗機及靶機等。三、按大小分類按照無人機的重量及外形尺寸，無人機可分為：微型無人機、小型無人機、中型無人機和大型無人機。大型無人機重量一般大于500～800kg；中型無人機重量一般在200～500kg內；輕型無人機重量一般在100～200kg；小型無人機重量一般在1～100kg以內；微型無人機重量一般小于1kg。三、按大小分類分

類說

明大型（重型）無人機通常是指飛機重量大于800kg（或500kg），翼展在十幾米以上的無人機中型無人機通常是指飛機重量大約在200kg~800kg（或500kg），翼展大約在10m以內的無人機輕型無人機通常是指飛機重量大約在100~200kg，或只有幾十公斤重的無人機小型無人機通常是指飛機重量大約是幾十公斤的無人機微型無人機通常是指飛機重量在幾十克至幾百克，單一最大外形尺寸在15厘米左右或更小的無人機四、按活動半徑分類超近程無人機：15km以內近程無人機：15-50km之間短程無人機：50-200km之間中程無人機：200-800km之間遠程無人機：大于800km左圖為洛克希德馬丁公司研制的RQ-3“暗星”（DarkStar）遠程無人偵察機，其作戰半徑達900多千米五、按任務高度分類超低空無人機：0-100m低空無人機：100-1000m中空無人機：1000-7000m高空無人機：7000-18000m超高空無人機：大于18000m上圖為中國的“彩虹-3A”察打一體化中空無人機，作戰半徑為200千米六、按飛行性能分類無人機按速度分類：低速無人機、亞聲速無人機、跨聲速無人機、超聲速無人機和高超聲速無人機。具體速度：低速無人機速度一般小于0.4Ma（Ma為馬赫數），亞聲速無人機速度一般在0.4～0.85Ma，跨聲速無人機速度一般在0.85～1.3Ma，超聲速無人機速度一般在1.3～5Ma，高超聲速無人機速度一般大于5Ma。

“牛眼”超聲速無人機X-43高聲速無人機——多旋翼無人機目錄contents多旋翼概述及分類123多旋翼飛行器的構造多旋翼飛行原理一、多旋翼概述及分類多旋翼飛行器也稱為多軸飛行器，是直升機的一種，它通常有3個以上的旋翼。飛行器的機動性通過改變不同旋翼的扭力和轉速來實現。相比傳統的單水平旋翼直升機，它構造精簡，易于維護，操作簡便，穩定性高且攜帶方便。常見的多旋翼飛行器，如：四旋翼，六旋翼和八旋翼，被廣泛用于影視航拍、安全監控、農業植保、電力巡線等領域。三軸多旋翼一、多旋翼概述及分類八軸多旋翼六軸多旋翼四軸多旋翼二、多旋翼飛行器的構造多旋翼飛行器主要由機架、電機、電調和槳葉組成，為了滿足實際飛行需要，一般還需要配備電池、遙控器及飛行輔助控制系統。二、多旋翼飛行器的構造——機架機架是指多旋翼飛行器的機身架，是整個飛行系統的飛行載體。一般使用高強度重量輕的材料，例如碳纖維、PA66+30GF等材料。風火輪F550(PA66+30GF)筋斗云S1000(碳纖維)二、多旋翼飛行器的構造——電機電機是由電動機主體和驅動器組成，是一種典型的機電一體化產品。在整個飛行系統中，起到提供動力的作用。二、多旋翼飛行器的構造——電調電調全稱電子調速器，英文electronicspeedcontroller，簡稱ESC。在整個飛行系統中，電調主要提供驅動電機的指令，來控制電機，完成規定的速度和動作等。二、多旋翼飛行器的構造——槳葉槳葉是通過自身旋轉，將電機轉動功率轉化為動力的裝置。在整個飛行系統中，槳葉主要起到提供飛行所需的動能。按材質一般可分為尼龍槳，碳纖維槳和木槳等。尼龍槳碳纖維槳木槳二、多旋翼飛行器的構造——電池電池是將化學能轉化成電能的裝置。在整個飛行系統中，電池作為能源儲備，為整個動力系統和其他電子設備提供電力來源。目前在多旋翼飛行器上，一般采用普通鋰電池或者智能鋰電池等。智能鋰電池普通鋰電池二、多旋翼飛行器的構造——遙控系統遙控系統由遙控器和接收機組成，是整個飛行系統的無線控制終端。遙控器接收機二、多旋翼飛行器的構造——飛行控制系統飛行控制系統集成了高精度的感應器元件，主要由陀螺儀（飛行姿態感知），加速計，角速度計，氣壓計，GPS及指南針模塊（可選配），以及控制電路等部件組成。通過高效的控制算法內核，能夠精準地感應并計算出飛行器的飛行姿態等數據，再通過主控制單元實現精準定位懸停和自主平穩飛行。根據機型的不一樣，可以有不同類型的飛行輔助控制系統，有支持固定翼、多旋翼及直升機的飛行控制系統。A2多旋翼飛控NAZA多旋翼飛控ACEONE多旋翼飛控NAZA-H多旋翼飛控三、多旋翼飛行原理多旋翼飛行器是通過調節多個電機轉速來改變螺旋槳轉速，實現升力的變化，進而達到飛行姿態控制的目的。以四旋翼飛行器為例，飛行原理如圖所示，電機1和電機3逆時針旋轉的同時，電機2和電機4順時針旋轉，因此飛行器平衡飛行時，陀螺效應和空氣動力扭矩效應全被抵消。與傳統的直升機相比，四旋翼飛行器的優勢：各個旋翼對機身所產生的反扭矩與旋翼的旋轉方向相反，因此當電機1和電機3逆時針旋轉時，電機2和電機4順時針旋轉，可以平衡旋翼對機身的反扭矩。

三、多旋翼飛行原理一般情況下，多旋翼飛行器可以通過調節不同電機的轉速來實現4個方向上的運動，分別為：垂直、俯仰、橫滾和偏航。三、多旋翼飛行原理在圖（a）中，兩對電機轉向相反，可以平衡其對機身的反扭矩，當同時增加四個電機的輸出功率，旋翼轉速增加使得總的拉力增大，當總拉力足以克服整機的重量時，四旋翼飛行器便離地垂直上升；反之，同時減小四個電機的輸出功率，四旋翼飛行器則垂直下降，直至平衡落地，實現了沿z軸的垂直運動。當外界擾動量為零時，在旋翼產生的升力等于飛行器的自重時，飛行器便保持懸停狀態。保證四個旋翼轉速同步增加或減小是垂直運動的關鍵。垂直運動，即升降控制三、多旋翼飛行原理在圖（b）中，電機1的轉速上升，電機3的轉速下降，電機2、電機4的轉速保持不變。為了不因為旋翼轉速的改變引起四旋翼飛行器整體扭矩及總拉力改變，旋翼1與旋翼3轉速該變量的大小應相等。由于旋翼1的升力上升，旋翼3的升力下降，產生的不平衡力矩使機身繞y軸旋轉（方向如圖所示），同理，當電機1的轉速下降，電機3的轉速上升，機身便繞y軸向另一個方向旋轉，實現飛行器的俯仰運動。俯仰運動，即前后控制三、多旋翼飛行原理與圖（b）的原理相同，在圖（c）中，改變電機2和電機4的轉速，保持電機1和電機3的轉速不變，便可以使機身繞x軸方向旋轉，從而實現飛行器橫滾運動。

橫滾運動，即左右控制三、多旋翼飛行原理四旋翼飛行器偏航運動可以借助旋翼產生的反扭矩來實現。旋翼轉動過程中由于空氣阻力作用會形成與轉動方向相反的反扭矩，為了克服反扭矩影響，可使四個旋翼中的兩個正轉，兩個反轉，且對角線上的各個旋翼轉動方向相同。反扭矩的大小與旋翼轉速有關，當四個電機轉速相同時，四個旋翼產生的反扭矩相互平衡，四旋翼飛行器不發生轉動；當四個電機轉速不完全相同時，不平衡的反扭矩會引起四旋翼飛行器轉動。在圖（d）中，當電機1和電機3的轉速上升，電機2和電機4的轉速下降時，旋翼1和旋翼3對機身的反扭矩大于旋翼2和旋翼4對機身的反扭矩，機身便在富余反扭矩的作用下繞z軸轉動，從而實現飛行器的偏航運動。偏航運動，即旋轉控制——多旋翼無人機常見機型介紹目錄contents大眾用戶級多旋翼飛行器123DIY用戶級多旋翼飛行器專業用戶級多旋翼飛行器多旋翼飛行器在整個飛行系統中作為飛行的載體，根據飛行的實際需要（比如：載重）不一樣，需要選擇不一樣的飛行器作為合適的載體。一般情況下，根據多旋翼飛行器的尺寸大小及可操作性，可以將多旋翼飛行器分為：大眾用戶級，DIY用戶級和專業用戶級三個類別。一、大眾用戶級多旋翼飛行器舉例：Phantom2Vision+秉承Phantom系列的簡單易用，Phantom2Vision+是真正意義上第一款到手即飛的航拍飛行器，不需要任何形式的DIY。高精度的三軸陀螺穩定云臺，可以主動抵消飛機帶來的抖動，Phantom2Vision+猶如空中三腳架，能夠拍出令人驚嘆的航拍畫面。借助內置慣性導航傳感器與GPS，Phantom2Vision+可以在空中穩定懸停。支持用戶預設最多16個航點！規劃航線，自動飛行，航拍更得心應手。一、大眾用戶級多旋翼飛行器舉例：Phantom2Vision+——特性1.雷達鎖定&自動返航雷達鎖定：手機上實時顯示飛機的方位朝向和飛行參數等。自動返航：飛行器在超出遙控距離后也能自動返回起飛點并自動降落，免去后顧之憂。一、大眾用戶級多旋翼飛行器舉例：Phantom2Vision+——特性2.飛行參數實時顯示飛行參數實時顯示在手機屏幕上，隨時掌控飛行狀態。一、大眾用戶級多旋翼飛行器舉例：Phantom2Vision+——特性3.三軸陀螺穩定云臺高精度的三軸陀螺穩定云臺，可以主動抵消相機的抖動，讓Phantom2Vision+如同紋絲不動的空中三角架，拍出令人驚嘆的航拍畫面。一、大眾用戶級多旋翼飛行器舉例：Phantom2Vision+——特性4.相冊同步可以通過Wi-Fi將儲存在相機SD卡內的照片與視頻同步到手機相冊，免去上傳至電腦的麻煩。5.安全飛行特性因安全和責任的考慮，Phantom2系列增加飛行區域限制功能。飛行器在靠近全球主要機場時，在機場中心一定區域范圍內，飛行器的飛行將會受到限制。二、DIY用戶級多旋翼飛行器舉例：FlameWheelF450FlameWheel（風火輪）系列產品是DJI開發的多旋翼飛行平臺。配合DJI的WooKong-M或Naza-M自動駕駛系統，可完成懸停、巡航、甚至滾轉等飛行動作，廣泛應用于休閑娛樂、航拍以及FPV等航模運動中。二、DIY用戶級多旋翼飛行器舉例：FlameWheelF450——特性1.超高強度材料力臂采用PA66+30GF超高強度材料制成，耐摔、耐撞擊。2.集成PCB板連線配備高強度復合PCB電路板，使電調、電源等連線更加快捷、安全。二、DIY用戶級多旋翼飛行器舉例：FlameWheelF450——特性3.超大安裝空間采用優化設計，為各種飛控系統及配件提供充足的安裝空間。4.炫彩力臂紅、白、黑三種力臂顏色供用戶選擇搭配，讓飛行更加炫麗多彩。三、專業用戶級多旋翼飛行器舉例：SpreadingWingsS1000S1000是一款專業級載機，具有便攜易用、操作友好、安全穩定等特點，是專業航拍應用的不二選擇。三、專業用戶級多旋翼飛行器舉例：SpreadingWingsS1000——特性1.安全穩定S1000采用V型8旋翼設計，配合DJI飛控使用時即使某一軸被意外停止工作也能最大幅度保證飛機處于穩定狀態。機身板內部集成了含DJI專利同軸接頭的電源分布設計；主電源線選用AS150防火花插頭與XT150的組合，可以防止用戶插錯電池極性，也能有效的防止電池自短路。從中心板到機臂、起落架等多處均使用全碳纖維材料，系統在低自重的基礎上做到了最高的結構強度。三、專業用戶級多旋翼飛行器舉例：SpreadingWingsS1000——特性2.專業級載機整機自重約4Kg，最大起飛重量約11Kg。云臺安裝架下移設計，集合系統標配收放起落架。全新的懸掛設計以及電機減震設計。新電池托盤位置設計，方便用戶安裝電池，電池更加穩固。為A2優化的安裝與布線設計，并允許A2天線遠離碳纖維、金屬等材料，獲得更加良好的信號質量。三、專業用戶級多旋翼飛行器舉例：SpreadingWingsS1000——特性3.便攜、易用所有機臂均可向下折疊、配合1552折疊槳，可使整機運輸體積最小化。只需抬起機臂、鎖緊機臂卡扣、給系統上電，就已經進入了飛行就緒狀態。中心架在提供3組XT60供電插座的同時，還預留了8處設備安裝位。三、專業用戶級多旋翼飛行器舉例：SpreadingWingsS1000——特性4.操縱性所有機臂采用8°內傾和3°側傾設計。力臂內置40A高速電調、使4114pro電機在配合1552高效折疊槳工作在6S電源時，獲得單軸最大近2.5Kg的強勁推力輸出。——固定翼無人機目錄contents固定翼無人機的定義123常見的固定翼無人機固定翼無人機結構4固定翼無人機飛行原理一、固定翼無人機的定義機翼平伸機體兩側，機翼主要產生升力，機翼相對固定。二、常見的固定翼無人機三、固定翼無人機結構三、固定翼無人機結構三、固定翼無人機結構——翼形介紹飛機最重要的部分當然是機翼了，飛機能飛在空中全靠機翼的浮力，機翼的剖面輪廓稱之為翼型，為了適應各種不同的需要，發展了各種不同的翼型。三、固定翼無人機結構——翼形介紹四、固定翼無人機飛行原理（一）伯努利原理丹尼爾·伯努利在1726年提出了“伯努利原理”，伯努利定律是空氣動力最重要的公式。簡單地說，流體的速度越大，靜壓力越小，速度越小，靜壓力越大，這里說的流體一般是指空氣或水。四、固定翼無人機飛行原理（一）伯努利原理機翼上部空氣流速較快，靜壓力則較小，機翼下部空氣流速較慢，靜壓力較大，兩邊互相較力，于是機翼就被往上推去，然后飛機就飛起來了。四、固定翼無人機飛行原理（二）牛頓三大運動定律當飛機在勻速下降準備降落時,升力和重力是否相等四、固定翼無人機飛行原理（二）牛頓三大運動定律第一定律：除非受到外來的作用力，否則物體的速度(v)會保持不變。沒有受力即所有外力合力為零，當飛機在天上保持等速直線飛行時，這時飛機所受的合力為零。當飛機降落保持相同下沉率下降，這時升力與重力的合力仍是零，升力并未減少，否則飛機會越掉越快。四、固定翼無人機飛行原理（二）牛頓三大運動定律第一定律：除非受到外來的作用力，否則物體的速度(v)會保持不變。沒有受力即所有外力合力為零，當飛機在天上保持等速直線飛行時，這時飛機所受的合力為零。當飛機降落保持相同下沉率下降，這時升力與重力的合力仍是零，升力并未減少，否則飛機會越掉越快。四、固定翼無人機飛行原理四、固定翼無人機飛行原理四、固定翼無人機飛行原理——無人機的基本原理目錄contents飛機的飛行原理123流體的基本規律低速飛機阻力的產生3失速一、飛機的飛行原理因為機翼受到向上的升力。飛機飛行時機翼周圍空氣的流線分布是指機翼橫截面的形狀上下不對稱，機翼上方的流線密，流速大，下方的流線疏，流速小。由伯努利方程可知，機翼上方的壓強小，下方的壓強大。這樣就產生了作用在機翼上的方向的升力。飛機為什么能夠飛上天？二、流體的基本規律——伯努利方程伯努利方程現象二、流體的基本規律——伯努利方程90管道中以穩定的速度流動的流體，若流體不可壓縮，且與外界無能量交換，則沿管道各點的流體的動壓與靜壓之和等于常量。伯努利方程公式p+1/2v2=常數P：靜壓力

1/2v2：是動壓力其中，靜壓力與飛行高度有關，動壓力與飛行速度和空氣密度有關二、流體的基本規律——升力公式升力作用在飛機上的空氣動力二、流體的基本規律——升力公式升力的計算公式：Cy：升力系數，ρ：空氣密度，V：動壓（即相對速度），S：機翼參考面積。對于某一種翼型，通過實驗可以獲得升力系數與迎角的關系曲線，即Cy—α曲線。升力的計算公式：二、流體的基本規律——升力公式升力的計算公式：說明：用漢語描述：升力與空氣密度、相對速度的平方和機翼參考面積成正比。Cy是一個性質常數。如：Cy這個常數，是一個性質量，它的數值跟飛機材料機翼迎角和厚度等等都有關系。只有升力大于本身重力才能使它離地飛行。三、低速飛機阻力的產生升力的計算公式：機翼翼型及其參數：翼型：機翼的橫剖面形狀翼型厚度：指上下翼面在垂直于翼弦方向的距離，其中最大者成為最大厚度。中弧線：翼型厚度中點的連線翼弦：翼型前緣點與后緣點間的連線翼型彎度：中弧線與翼弦之間的最大距離翼面的幾何形狀三、低速飛機阻力的產生

按阻力產生的原因，飛機低速飛行時的阻力一般可分為：摩擦阻力干擾阻力誘導阻力壓差阻力三、低速飛機阻力的產生（一）摩擦阻力產生飛機表面不光滑空氣有粘性摩擦阻力粘性阻力速度梯度粘性系數面積三、低速飛機阻力的產生（一）摩擦阻力影響摩擦阻力的因素

空氣的粘性

飛機表面的形狀（主要是光滑程度）

同氣流接觸的飛機表面積的大小（浸潤面積）

附面層中氣流的流動情況三、低速飛機阻力的產生（二）壓差阻力運動著的物體前后由于壓力差而形成的阻力叫做壓差阻力。三、低速飛機阻力的產生（二）壓差阻力由于空氣粘性導致前后存在壓力差而形成的阻力。空氣流過機翼前緣受阻，V減小，P增大，形成高壓區后緣有渦流區，空氣旋轉能量損失，P降低產生壓差阻力三、低速飛機阻力的產生（二）壓差阻力飛機各部件的外形對壓差阻力影響很大。實驗表明，流線形的物體壓差阻力最小，而板狀物的壓差阻力最大。三、低速飛機阻力的產生（三）誘導阻力

誘導阻力是翼面所獨有的一種阻力，它是伴隨著升力的產生而產生的，因此可以說它是為了產生升力而付出的一種“代價”。三、低速飛機阻力的產生（三）誘導阻力

機翼產生正升力上表面P小下表面P大空氣繞翼尖從下表面流向上表面翼尖渦流迎角越大，機翼上、下表面的壓力差越大，翼尖渦流越強。

三、低速飛機阻力的產生（四）干擾阻力

干擾阻力就是飛機各部分之間由于氣流相互干擾而產生的一種額外的阻力。三、低速飛機阻力的產生（四）干擾阻力

由于飛機各部件組裝在一起而產生的附加阻力。產生壓差阻力的部位：機身、機翼、尾翼、副油箱、機翼機身結合部、發動機及發動機短艙等部位。四、失速當飛機前進時產生的升力沒有飛機的重量大時飛機就會下降或摔機。超過臨界迎角后，產生嚴重的分離，升力急劇下降而不能保持正常飛行的現象，叫失速。

四、失速——失速后的表現

飛機抖動并左右搖晃這是因為機翼上表面氣流強烈分離而產生大量渦流，引起升力時大時小，和左、右翼的升力變化不均造成的。桿舵抖動、操縱變輕飛機超過臨界迎角時，機翼上表面的氣流強烈分離，產生了大量渦流，影響，也使升力降低。當升力不能維持飛機的重力時。就會使飛機下降；促使機頭下沉。飛機下降、機頭下沉超過臨界迎角后，會使氣流分離，升力下降；另外，由于阻力增大，速度減小很多的航空事故都是由于失速引起。123四、失速失速的處理判明失速后，應立即推桿減小迎角，恢復升力。待飛機獲得速度后，即可轉入正常飛行。1如何在機翼的設計上避免失速為避免失速人類發明了前緣襟翼。前緣襟翼的作用是干煸氣流的分離時間。在大迎角時，前緣襟翼向下偏轉，減小機翼的迎角，延遲氣流分離的時間，避免飛機的失速。2——無人機的結構目錄contents無人機的基本結構12無人機的系統組成一、無人機的基本結構機身GPS螺旋槳電池電機腳架云臺電調減震二、無人機的系統組成二、無人機的系統組成（一）飛行器飛行器是指能在地球大氣層內外空間飛行的器械。通常按照飛行環境和工作方式，把飛行器分為幾大類：

——航空器

——航天器——空天飛行器

——火箭和導彈

——巡航導彈型無人機二、無人機的系統組成（一）飛行器——航空器根據產生升力的原理航空器輕于空氣的航空器重于空氣的航空器氣球飛艇固定翼航空器旋翼航空器撲翼機變模態機飛機滑翔機旋翼機直升機雜交航空器二、無人機的系統組成（一）飛行器——航空器二、無人機的系統組成（一）飛行器——動力裝置動力裝置：無人機的發動機以及保證發動機正常工作所必需的系統和附件的總稱。無人機使用的動力裝置主要有活塞式發動機、渦噴發動機、渦扇發動機、渦槳發動機、渦軸發動機、沖壓發動機、火箭發動機、電動機等。目前主流的民用無人機所采用的動力系統通常為活塞式發動機和電動機兩種。導航飛控系統功能：向無人機提供相對于所選定的參考坐標系的位置、速度、飛行姿態，引導無人機沿指定航線安全、準時、準確的飛行。獲得必要的導航要素：高度、速度、姿態、航向；給出滿足精度要求的定位信息：經度、緯度；引導飛機按規定計劃飛行；接收預定任務航線計劃的裝定、并對任務航線的執行進行動態管理；接收控制站的導航模式控制指令并執行，指令導航模式與預定航線飛行模式相互切換；具有接收并融合無人機其它設備的輔助導航定位信息的能力；配合其它系統完成各種任務。二、無人機的系統組成（一）飛行器——導航飛控系統無人機電氣系統可分為機載電氣系統和地面供電系統兩部分。機載電氣系統主要由主電源、應急電源、電氣設備的控制與保護裝置及輔助設備組成。電氣系統一般包括電源、配電系統、用電設備3個部分，電源和配電兩者組合統稱為供電系統。供電系統的功能是向無人機各用電系統或設備提供滿足預定設計要求的電能。二、無人機的系統組成（一）飛行器——電氣系統按任務設備用途，可以分為偵查搜索設備、測繪設備、軍用專用設備、民用專用設備等。偵搜設備常用的有光電平臺、SRA雷達、激光測距儀等，測繪設備則是測繪雷達、航拍相機等。二、無人機的系統組成（一）飛行器——任務設備無人機地面站也稱控制站、遙控站或任務規劃與控制站。在規模較大的無人機系統中，可以有若干個控制站，這些不同功能的控制站通過通信設備連接起來，構成無人機地面站系統二、無人機的系統組成（二）控制站地面控制站內的飛行控制席位、任務設備控制席位、數據鏈管理席位都設有相應分系統的顯示裝置，因此需綜合規劃，確定所顯示的內容、方式、范圍。A、飛行參數綜合顯示飛行與導航信息、數據鏈狀態信息、設備狀態信息、指令信息B、告警視覺：燈光、顏色、文字；聽覺：語音、音調一般分為提示、注意和警告三個級別C、地圖航跡顯示導航信息顯示、航跡繪制顯示以及地理信息的顯示。二、無人機的系統組成（二）控制站——顯示系統無人機操縱與控制主要包括起降操縱、飛行控制、任務設備（載荷）控制和數據鏈管理等。地面控制站內的飛行控制席位、任務設備控制席位、數據鏈路管理席位都應設有相應分系統的操作裝置。二、無人機的系統組成（二）控制站——操縱系統無人機通訊鏈路：主要用于無人機系統傳輸控制、無載荷通訊、載荷通訊三部分信息的無線電鏈路。無人機系統通訊鏈路是指控制和無載荷鏈路，主要包括：指揮與控制（C&C），空中交通管制（ATC），感知和規避（S&A）三種鏈路。二、無人機的系統組成（三）通訊鏈路無人機系統通訊鏈路機載終端常被稱為機載電臺，集成于機載設備中。視距內通訊的無人機多數安裝全向天線，需要進行超視距通訊的無人機一般采用自跟蹤拋物面衛通天線。二、無人機的系統組成（三）通訊鏈路——機載終端與天線民用通訊鏈路的地面終端硬件一般會被集成到控制站系統中，稱作地面電臺，部分地面終端會有獨立的顯示控制界面。視距內通訊鏈路地面天線采用鞭狀天線、八木天線和自跟蹤拋物面天線，需要進行超視距通訊的控制站還會采用固定衛星通訊天線。二、無人機的系統組成（三）通訊鏈路——地面終端與天線124——無人機的操作目錄contents仿真平臺體驗無人機操控12四旋翼無人機的基礎操控一、仿真平臺體驗無人機操控仿真平臺是利用仿真無人機遙控器（或真正的無人機遙控器），通過數據線連接至計算機，利用計算機上專門的模擬飛行軟件，模仿無人機在現實世界中的氣象條件與飛行姿態。充分利用仿真平臺，以四旋翼無人機為例，開展模擬飛行練習。一、仿真平臺體驗無人機操控你有遙控飛機嗎？如果有，可以自己首先體驗一下“起飛”、“降落”、“前進”、“后退”、“轉向”、“懸停”。二、四旋翼無人機的基礎操控——起飛起飛：飛機由地面向空中飛行的階段，即從起飛線開始滑跑到離開地面，爬升至安全高度為止的加速運動過程。對比觀察四軸遙控飛機起飛和四旋翼無人機起飛。二、四旋翼無人機的基礎操控——起飛四旋翼無人機起飛前注意事項：將四旋翼無人機平穩的放在平整的地面上，當無人機機身后方的紅色指示燈從紅色狀態變為黃色或綠色狀態時，四旋翼無人機進入遙控待機狀態。因四旋翼無人機自身的陀螺儀需要利用水平面狀態進行校正，所以必須確保四旋翼無人機放置的地面是水平的，否則容易導致四旋翼無人機難以操控。把遙控器的兩個搖桿同時撥到低端，隨即松開手，搖桿可自動回到中間位置（認為撥到中間位置），通過微調緩慢移動油門搖桿，緩慢向上，四旋翼無人機隨即起飛。二、四旋翼無人機的基礎操控——降落降落：飛機在空中飛行，飛機從空中向地面滑行，安全達到地面的狀態。對比觀察四軸遙控飛機和四旋翼無人機降落四旋翼無人機降落：穩住遙控器上的油門搖桿，讓無人機保持住飛行高度，待直穩定下來后，慢慢的保持向下推動油門搖桿，使飛機升力慢慢下降。仔細觀看四旋翼無人機降落，總結降落操作技巧。二、四旋翼無人機的基礎操控——降落四旋翼無人機降落的注意事項：確保四旋翼無人機在降落前處于平穩飛行狀態。使左側搖桿緩緩向下，待降低到一定安全高度后，撥到底端，四旋翼無人機將平穩降落在地面上，一段時間之后，電機將自動停止供電。熟悉四旋翼無人機降落操作技巧，開展實操練習。二、四旋翼無人機的基礎操控——前進前進：飛機在空中處于飛行狀態，飛機向機頭方向行駛的狀態。四旋翼無人機前進的注意事項：四旋翼無人機起飛，平穩懸停在空中。右側方向搖桿緩慢向上撥動，四旋翼無人機開始平穩前進飛行。將左側油門搖桿回到中間位置，保持高度不變注：橫向撥動左側油門搖桿，利用偏航控制指令，隨時保持四旋翼無人機的機頭在正前方，機尾正對飛控手。二、四旋翼無人機的基礎操控——后退后退：飛機在空中處于飛行狀態，飛機向機尾方向行駛的狀態。四旋翼無人機后退的注意事項：對比四旋翼無人機后退飛行與前進飛行的關系。四旋翼無人機起飛，平穩懸停在空中。右側緩慢向下撥動方向桿，四旋翼無人機開始平穩后退飛行。將左側油門搖桿回到中間位置，保持高度不變。注：橫向撥動左側油門搖桿，利用偏航控制指令，隨時保持四旋翼無人機的機頭在正前方，機尾正對飛控手。二、四旋翼無人機的基礎操控——轉向轉向：飛機正常空中飛行時，遙控操作機頭的飛行方向，向左或向右飛行的狀態。四旋翼無人機轉向的注意事項：四旋翼無人機平穩懸停于空中。水平方向緩緩撥動左側油門搖桿，使油門搖桿處于水平左側或右側位置。油門桿回到中間位置，保持高度不變。觀察四旋翼無人機機頭朝向，確定機頭向前，機尾正對飛控手。注：1.注意轉向要點，必須隨時調整機頭方向，確保機頭方向與控制者正前方方向一致。2.四旋翼無人機轉向是瞬時飛行動作。二、四旋翼無人機的基礎操控——懸停懸停是指無人機在一定高度上，保持空間位置基本不變的飛行狀態。四旋翼無人機懸停的注意事項：四旋翼無人機GPS模式懸停四旋翼無人機在空中平穩飛行。油門搖桿回到中間位置，保持四旋翼無人機高度不變。觀察四旋翼無人機機頭朝向，確定機頭向前，機尾正對飛控手。飛控手的所有操作停止，四旋翼無人機平穩懸停于空中。四旋翼無人機飛控模式懸停四旋翼無人機在空中平穩飛行油門搖桿回到中間位置，保持高度不變觀察四旋翼無人機機頭朝向，確定機頭向前，機尾正對飛控手。飛控手繼續操作右側方向搖桿，通過微操控制，保障四旋翼無人機在小范圍空間誤差內實現懸停。注：必須隨時調整機頭方向，確保機頭方向與控制者正前方方向一致。二、四旋翼無人機的基礎操控——垂直運動垂直運動：垂直運動即上下運動，四旋翼無人機在空中飛行，地面遙控，機身方向不動，直接向上或向下持續飛行。四旋翼無人機垂直運動的注意事項：將四旋翼無人機平穩懸停于空中。左側油門搖桿向上撥動時，幅度稍大，即向上垂直加速運動。油門搖桿向下撥動時，幅度稍大，即向下垂直加速運動。油門搖桿回歸中位時，四旋翼無人機處于平穩懸停狀態。二、四旋翼無人機的基礎操控——俯仰運動俯仰運動：四旋翼無人機在空中飛行，地面遙控，機身方向不動，機頭和機尾上下浮動飛行。四旋翼無人機俯仰運動的注意事項：四旋翼無人機平穩懸停于空中。右側搖桿緩慢向上撥動，幅度稍大時，即向前做加速俯仰運動。右側搖桿向下緩慢撥動，幅度稍大時，即向后做加速俯仰運動。左側搖桿回歸中位時，四旋翼無人機保持平穩懸停狀態。二、四旋翼無人機的基礎操控——橫滾運動橫滾運動：四旋翼無人機繞機體縱軸滾轉360°的飛行狀態。四旋翼無人機橫滾運動的注意事項：四旋翼無人機平穩懸停于空中。右側搖桿向左緩慢撥動，幅度稍大時，即向左橫滾加速運動。右側搖桿向右緩慢撥動，幅度稍大時，即向右橫滾加速運動。左側搖桿回歸中位時，四旋翼無人機保持平穩懸停狀態。注：橫滾運動是瞬時運動。二、四旋翼無人機的基礎操控——偏航運動偏航運動：四旋翼無人機在空中飛行，地面遙控飛機實行自我旋轉的持續狀態。四旋翼無人機偏航運動的注意事項：四旋翼無人機平穩懸停于空中。左側搖桿水平向左持續緩慢撥動，四旋翼無人機將向左自我旋

轉實現偏航運動。調整左側搖桿，在水平方向上持續向右波動，四旋翼無人機向右

自我旋轉實現偏航運動。其他操作處于微操或不操作狀態。二、四旋翼無人機的基礎操控——前后運動前后運動：四旋翼無人機在空中飛行，地面遙控，機身方向不動，機頭和機尾上下維持浮動飛行。四旋翼無人機前后運動的注意事項：四旋翼無人機平穩懸停于空中。左側搖桿緩慢向上撥動，一直維持向上撥動狀態，幅度一直變化，

四旋翼無人機即實現平穩向前運動。左側搖桿緩慢向下撥動，一直維持向下撥動狀態，幅度一直變化，

四旋翼無人機即平穩向后運動。前后運動時，四旋翼無人機呈現持續飛行狀態。二、四旋翼無人機的基礎操控——側向運動側向運動：長時間以橫滾運動飛行的狀態。橫滾運動時瞬時運動，側向運動時持續性的。四旋翼無人機側向運動的注意事項：四旋翼無人機平穩懸停于空中。方向搖桿向左緩慢撥動，幅度稍大時，一直維持向左撥動狀態，

四旋翼無人機即向左側向運動。方向搖桿緩慢向右撥動，幅度稍大時，一直維持向右撥動狀態，

四旋翼無人機即向右側向運動。左側油門搖桿此時處于中位狀態。——無人機的行業應用目錄contents國內無人機的應用123無人機產業市場調研無人機行業解決方案一、國內無人機的應用國土資源能源勘測特殊警務防災減災農林牧漁商業用途醫療防疫個人應用城鎮規劃道路建設礦產開發考古研究電力線路巡檢石油天然氣管線巡檢電站巡檢交通管制應急監控森林防護邊境巡檢災害巡查防汛抗旱各類災害救援病蟲防控災害防控農情監測草原林場巡檢影視拍攝新聞采集商廣宣傳物流配送緊急遠程診斷醫療物資配送航拍制作商業活動AB當前民用無人機市場分為兩類：A、針對特定行業需求服務的無人機。B、針對個人消費類型需求的無人機。。一、國內無人機的應用剛性需求市場政府職能部門、國家能源型企事業單位、武警、部隊等國家機關。各類工礦企業、農林牧漁企業、以及專業性較強的科研教育單位。

柔性需求市場影視傳媒、物流配送。廣告制作、個人。國內無人機行業市場需求分類二、無人機產業市場調研——中國民用無人機市場分析未來5-10年整體無人機市場將迎來高速增長期，國內無人機市場將進入高速發展階段。初步估算國內無人機市場的年銷售額近5億元，有超過170家生產企業，預計3-5年之后，國內無人機領域就將進入批量采購和應用的階段，市場規模有望超預期實現年均30%以上的加速增長，年銷售額達10億元。二、無人機產業市場調研——中國民用無人機領域投資從市場規模角度，警用無人機，農業植保無人機、測繪與巡線無人機由于市場剛性需求，政策障礙小，技術相對成熟，預計3-5年內，具有相當大的投資價值；大數據服務是未來市場需求趨勢，投資價值與投資風險并存；飛機控制技術是民用無人機的核心技術之一，預計1-2年內，掌握飛機控制技術的企業具有較大的投資價值。中國民用無人機領域投資價值及表現分析二、無人機產業市場調研全球每賣出10架無人機，就有架是中國制造。——《我國無人機行業概況及現狀分析》7二、無人機產業市場調研智能無人機市場份額≠需求份額航拍軍用農業其他新機會1:3:6二、無人機產業市場調研——市場預測自2014年算起，未來十年，世界無人機市場規模將達到

億美元。大約

億美元將用于無人機生產，

億美元用于技術研發和實驗設計，維護服務約為30億美元。美國《航空與太空技術周刊》673356287二、無人機產業市場調研——專業無人機研發公司二、無人機產業市場調研——專業無人機研發公司行業現狀：網絡營銷是民用無人機非常重要的銷售渠道，使得大眾更容易購買民用無人機，而且可以迅速獲取愛好者的關注。行業問題：大疆在網絡推廣的布局較全面，其它企業僅局限在電商渠道。機遇與威脅：大疆占據了民用無人機市場50%的份額，其他公司在渠道選擇和細節把控提出針對性策略。二、無人機產業市場調研——人群分析重點區域國內：北京、廣州、浙江、上海、江蘇重點人群圈子：個人航拍：極限、親子商業航拍：影視、搜尋、快遞性別：男性年齡：30-39二、無人機產業市場調研——技術壁壘技術壁壘

發動機|飛控|有效載荷飛行控制技術

中低高發動機技術

高

中

低有效載荷技術

高

低

高軍用無人機民用無人機微型無人機三、無人機行業解決方案民用無人機未來5~10年迎來產業化浪潮市場規模：電力巡檢10億油氣管道18億警用60億農業400億其他百億量級三、無人機行業解決方案將進入黃金發展軌道近百年緩慢發展|未來10-20年無人機行業消費者除了航拍///無人機還能幫你做什么？三、無人機行業解決方案反恐維穩公安執法

應急救援與救護搶險救災海岸線巡查等航拍農林植保地質勘探電力巡檢油氣管路巡查

高速公路事故管理森林防火巡查物流運輸三、無人機行業解決方案城市規劃與管理影視航拍三、無人機行業解決方案消防救援農業植保三、無人機行業解決方案快遞——無人機在快遞中的應用目錄contents無人機快遞的起源123無人機快遞目前的發展情況無人機快遞發展的阻力和動力一、無人機快遞的起源美國Matternet公司曾使用“無人機”，其能攜帶2公斤物體飛行9.7公里。Matternet公司CEO安德里亞斯-拉普托普洛斯(AndreasRaptopoulos)希望這個無人機快遞網絡將用于鄉村地區或者未建立便捷交通道路的國家。（一）美國Matternet公司一、無人機快遞的起源飛行器來運送小型包裹，派件用時只需要30分鐘。無人機可飛行16公里，運送重量小于2.26公斤的物品。（二）亞馬遜一、無人機快遞的起源“無人機”由順豐自主研發，采用八旋翼，下設載物區，飛行高度約100米。該“無人機”內置導航系統，工作人員預先設置目的地和路線，“無人機”將自動到達目的地，誤差在2米以內。（三）順豐二、無人機快遞目前的發展情況該公司希望進一步擴張計劃，來替換當前的快遞網絡，并建立一個“無人機”配件全球供應系統，為這些自控飛行器提供保障。同時，該公司還計劃建立充電基站，使“無人機”可以沿途降落進行充電。（一）美國Matternet公司二、無人機快遞目前的發展情況亞馬